Neben seiner bekannten regulierenden Wirkung auf den Schlaf-Wach-Rhythmus übt das Zirbeldrüsenhormon Melatonin auch noch andere biologische Funktionen aus und vollzieht in verschiedenen Zellarten und im peripheren Gewebe spezifische Stoffwechselvorgänge. In unterschiedlichen Gewebearten und Organen präsentiert sich Melatonin nicht nur als parakrines, sondern auch als intrakrines und autokrines Hormon mit insgesamt homöostatischen Funktionen und einer pleiotropen Wirkungsweise, wozu auch Faktoren zählen, welche die Zelle schützen und ihr Überleben begünstigen.
Letztere wurden anhand einer Reihe von In-vitro- und In-vivo-Studien dokumentiert. Sie werden sowohl von rezeptorabhängigen als auch rezeptorunabhängigen Mechanismen aufrecht erhalten, welche die für die Entgiftung und die Stressreaktion verantwortlichen Gene steuern und damit Schutz vor verschiedenen xenobiotischen und endobiotischen Substanzen bieten, die durch akute und chronische schädliche Reize hervorgerufen werden. Redoxsensitive Komponenten sind auch in den die Zelle schützenden Signalwegen von Melatonin und in der resultierenden Transkriptionsreaktion, zu der auch die Steuerung von NF-kB, AP-1 und Nrf2 gehört, enthalten.
Über diese Signalwege stimuliert Melatonin die Expression von Antioxidationsgenen und Entgiftungsgenen und stärkt wiederum das Glutathionsystem. Ein weiterer und konvergierender Zellschutzmechanismus dieses Indolamins, der in verschiedenen Modellen beschrieben wird, scheint in der Abwendung von Schäden und der Steuerung der Signalfunktion von Mitochondrien zu liegen, wozu auch eine verringerte Produktion reaktiver Sauerstoffarten und die Aktivierung des antiapoptotischen und redoxsensitiven Elements Bcl2 zählen. Neuesten Erkenntnissen zufolge gehören zu den vorgelagerten Komponenten dieses mitochondrialen Signalwegs der Calmodulin-Signalweg, der eine zentrale Rolle bei der Freisetzung von Melatonin spielt, sowie die das Überleben der Zelle fördernde Komponente der mitogenaktivierten Proteinkinasen (MAPK), ERK1/2. Im vorliegenden Beitrag werden diese und andere molekulare Aspekte der Melatonin-Signalwege, die für den Schutz und die Überlebensmechanismen der Zellen wichtig sind, besprochen.
